1-ma’ruza: Kirish. Biotexnologiya va bioinjeneriyada bioxavfsizlik haqida tushuncha. Biotexnologiyaning rivojlanishi va uning yutuqlari Reja

Aspergillus, Candida, Mucor, Penicillium va boshqalar avlodlarga mansub shartli patogen zamburug‘lar orasida odamlar va hayvonlarda turli kasalliklar keltirib chiqarishi aniqlangan. Shartli patogen zamburug‘lar keng spektrli antibiotiklar, kortikosteroidlar va nur terapiyasi olgan odamlarning zaiflashgan organizmlarida faol rivojlanadi.
Hozirgi vaqtda achitqi zamburug‘lardan Candida avlodining 100 dan ortiq turlari ma’lum, ularning aksariyati saprofit usulda oziqlanadi. Ko‘pchilik biotexnologik jarayonlarda oqsil va vitaminli ozuqa qo‘shimchalarini olish uchun bu avlod turlaridan keng qo‘llaniladi. Achitqi zamburug‘ C. albicans fakultativ patogen hisoblanadi. Fakultativ patogenlar orasida C. tropicalis va C. kruzei ham aniqlangan. Ular kandidoz kasaligiga olib kelishi mumkin. Bu kasallikga misol qilib, eng keng tarqalgan og‘iz kandidozi, vulvovaginal kandidoz, bronxopulmoner kandidozlarni keltirish mumkin. Onkologik kasalliklarda ikkilamchi infeksiya sifatida teri burmalari ham ta’sir qilishi mumkin.
Mog‘or zamburug‘larida Aspergillus fumigatus shikastlangan shox pardaga va kuygan to‘qimalarga kirib kasallikni keltirib chiqarishi mumkin, ayniqsa immunitet tanqisligi holati bo‘lgan odamlarda juda tez namoyon bo‘lishi aniqlangan. Tuban zamburug‘lardan Rhizopus va Mucos avlodi vakillari organizmga aerogen yo‘l bilan kirib qon tomirlari devorlarida rivojlanib trombozni keltirib chiqarishi mumkin (masalan, o‘pka va oshqozon-ichak trakti yo‘llarida).
Zamburug‘lar ishlab chiqargan toksinlar (ikkilamchi metabolitlar) odamlar va hayvonlarga ta’sir qilish natijasida mikotoksikoz kasalliklarni keltirib chiqarishi aniqlangan. Eng mashhur mikotoksinlar aflatoksin hisoblanib Aspergillus flavus zamburug‘i tomonidan ishlab chiqariladi.
Mikroorganizmlar makroorganizmlarga kirib borishi, ular keyinchalik shu organizmda ko‘payishi va patogen ta’siri infeksiya deb ataladi.
Mikroorganizmlarni ko‘payishi natijasida makroorganizmda yuzaga keladigan o‘zgarishlar uning ichki muhitini, gomeostazni va atrof-muhit bilan muvozanatni ta’minlaydigan fiziologik funksiyalarining buzilishiga olib keladigan fiziologik va patologik jarayonlarning yig‘indisi yuqumlilik (infeksion) jarayoni deb ataladi.
Yuqumlilik jarayoni organizm darajasida, organizmning o‘zida esa – organ, to‘qima, hujayra va subhujayraviy darajasida sodir bo‘ladi.
Yuqumlilik jarayonining dinamikasini ma’lum darajada bioreaktorlarda mikroorganizmlarning ko‘payish dinamikasi bilan solishtirish mumkin.
Yuqumlilik jarayonining birinchi bosqichi infeksiyani yuqishi, ya’ni patogen infeksiyaning tegishli “eshiklar”dan kirishi. Shuni ta’kidlash kerakki, patogenning har bir turi uchun infeksiyaning “eshiklari” o‘ziga xosdir. Masalan, bezgak infeksiya faqat qon oqimiga kirganda patogen bo‘lishi mumkin .
Mikrob tanaga kirgandan so‘ng hujayralar yuzasiga yopishadi va yangi muhitga moslashadi, shu bilan birga u bir muncha vaqt ko‘paymaydi va kasallik o‘zini namoyon qilmaydi - bu bosqich inkubatsiya davri deb ataladi va kechikishga o‘xshaydi. Analog sifatida bioreaktorda oziqa muhitida o‘sish egri chizig‘ining fazasiga mos keladi. Keyin patogenning ko‘payishi boshlanadi va uning o‘zi yoki uning metabolik mahsulotlari makroorganizmning ichki muhitiga kiradi.
Shu bilan birga, makroorganizm stereotipli reaksiyalar bilan reaksiyaga kirishadi va jarayon inkubatsiya davridan keyingi va kasallikdan oldingi davrga o‘tadi. Bemor gripp yoki dizenteriya bilan kasallanganda zaiflik, bezovtalik, ishtahani yo‘qotish va hokazolarni his qiladi. Keyingi davrda - kasallikning intensivligi yuqori bo‘ladi va kasallikka xos belgilar paydo bo‘ladi. Bu davrda patogen intensiv ravishda ko‘payadi va unga xos bo‘lgan maksimal patogenlik omillarini ishlab chiqaradi. Bu yerda biz bioreaktordagi mikrobning eksponensial o‘sish bosqichi bilan o‘xshashligini ko‘rishimiz mumkin. Biroq, bunday o‘xshashlik shartli, chunki yuqumli jarayonda mikrob populyatsiyasining o‘sish dinamikasiga makroorganizmni himoya qiluvchi omillar ta’sir qila boshlaydi, sun’iy yetishtirishda esa cheklovchi omil sifatida ozuqa substratining pasayishi yoki metabolik mahsulotlarning to‘planishi hisoblanadi. Klinik ko‘rinishlarning maksimal darajasiga erishgandan so‘ng, kasallik tiklanish bosqichiga o‘tadi, patogen organizmning himoya omillari ta’siri ostida yo‘q qilinganda - xuddi shunday bioreaktorda mikrob massasining ko‘payishi va ozuqa muhit avtolizi qanday to‘xtashi kuzatilgan. Infeksion protsessning rivojlanishini turli bosqichlarida to‘xtatilishi mumkin, bunday vaziyatda infeksiya keying rivojlanish bosqichiga o‘tmaydi. Masalan, poliomielit virusiga qarshi emlash, bunda virusning avirulent variant infeksiya "eshiklarida"gina ko‘payadi (enterositlar bilan birga bo‘ladi). Ammo keyin jarayonda tarqalmaydi va asab hujayralarining keyingi shikastlanishi sodir bo‘lmaydi.
Infeksiya o‘tkir infeksion kasallikka (tez boshlanadi, tez rivojlanadi va nisbatan tez tiklanadi) yoki surunkali holatga o‘tishi mumkin. Bu kasallikning namoyon bo‘lishida mikrobning o‘zigina emas, balki immun tizimdagi o‘zgarishlar ham sabab bo‘ladi. Bunday holda, kasallikning qo‘zg‘atuvchisi organizmda minimal miqdorda saqlanadi.
Patogenning biologik xususiyatlariga qarab, infeksion jarayon qaytalanishi mumkin. Shu bilan birga, kasallik vaqtida patogenning ko‘payish jarayonida avlodlarini paydo bo‘lishi immunitetni shakllantiradi va ularni yo‘q qilish boshlanadi. Ammo mikroblarning yuqtiruvchi populyatsiyasi geterogen bo‘lishi mumkin va uning antigen tuzilishi bilan ajralib turadigan qismi faol ko‘payib farq qiladigan qismi hosil bo‘lidi va immunitetga chidamli bo‘lib qoladi. Keyinchalik infeksiya rivojlanishi mumkin, chunki antigen tuzilishi o‘zgargan bo‘ladi. Aynan shu sabab kasallikning qaytalanishiga olib kelishi mumkin. Ba’zi vaqtlarda klinik ko‘rinishga olib kelmasada, u tashqi muhitga chiqarilishi va infeksiya manbai bo‘lib xizmat qilishi mumkin.
Makroorganizmda infeksiyani tarqalishiga qarab, infeksiya o‘choqli (furunkul) yoki umumlashtirilgan (sepsis) bo‘lishi mumkin. Infeksion jarayon o‘choqli ( mahalliy) sifatida boshlanib umumlashtirilgan infeksion jarayonga o‘tib ketishi mumkin. Bunday holda patogen qon oqimiga tushadi va ko‘payadi. Bu jarayonga sepsis deb ataladi.
Infeksiya shakli patogenning tabiatiga bog‘liq: bakterial, zamburug‘li, virusli, protozoali. Infeksiya qo‘zg‘atuvchi turlar soniga qarab, quyidagicha farqlash mumkin: monoinfeksiya - bitta qo‘zg‘atuvchidan kelib chiqadigan va aralash infeksiya - ikki yoki undan ortiq turlardan kelib chiqadi.
Agar patogen (infeksiya) organizmga tashqaridan kirsa, bunga ekzogen infeksiya deyiladi. Agar patogen organizmda mavjud bo‘lsa va patologik jarayonni keltirib chiqargan bo‘lsa, bu endogen infeksiya deyiladi (masalan, antibiotik terapiyasi fonida rivojlangan kandidoz).
Ba’zi hollarda kasallikdan so‘ng immunitet shakllanmaydi va odam bir xil patogen bilan qayta infeksiyalanadi - bu holat qayta infeksiya (gonoreya) hisoblanadi.
Agar patogen organizmda saqlanib qolsa va uni yana qayta yuqtirsa va har bir yangi infeksiya bilan populyatsiya ko‘paysa, bu holat superinfeksiya deb ataladi.
Infeksiyani organizmda namoyon bo‘lish tabiatiga ko‘ra ularni quyidagicha ajratib ko‘rsatish mumkin:
• yashirin infeksiya - patogen organizmga kiradi va ko‘payadi, makroorganizmda orttirilgan immunitet hosil bo‘ladi va patogen organizmdan chiqarib yuboriladi. Yashirin infeksiyada patogen makroorganizmda uzoq, ba’zan umr bo‘yi qolishi va bunday holatda kasallikning belgilari tananing immun tizimi pasayganda paydo bo‘lishi mumkin (gerpes);
• sekin infeksiya - patogen organizmga kiradi va uzoq vaqt davomida (oylar, yillar) unda yashirin holatda (inkubatsiya davri) qolishi mumkin, patogen uchun qulay sharoit bo‘lganda u tez ko‘paya boshlaydi. Kasallik rivojlanib borsa makroorganizmning immuniteti juda zaif bo‘lib qoladi. Bu esa jiddiy natija bilan tugaydi. Virusli infeksiyalar ichida alohida guruhi ajralib turadi, ular bilan zararlangan organizmda patogen uzoq vaqt davomida o‘zini namoyon qilmasligi va faol bo‘lmasligi mumkin, ammo ma’lum sharoitlarda ular faol bosqichga o‘tadi (onkoviruslar, OIV).
Infeksion kasallikning boshlanishiga qarab quyidagilar farqlanadi:
• bakteriemiya - makroorganizmlarning qonida aylanib yuruvchi bakteriyalar mavjudligi;
• virusemiya - makroorganizmlarning qonida aylanib yuruvchi viruslarning mavjudligi;
• toksemiya - bakteriyalarning endotoksinlari makroorganizmning qon aylanish tizimida aylanadi. Gram-manfiy bakteriyalar keltirib chiqaradigan kasalliklarda (masalan, salmonellyoz, meningokokk va boshqa infektsiyalar) kuzatiladi;
• toksinemiya - bakteriyalarning ekzotoksinlari makroorganizmning qon aylanish tizimida aylanadi (qo‘zg‘atuvchi qonda yo‘q), u maqsadli hujayralargacha kirib boradi. Masalan, botulizm, difteriya, qoqshol kabi boshqa kasalliklarni keltirish mumkin.
Aholi orasida o‘ziga xos yuqumli kasalliklarning paydo bo‘lishi va tarqalish jarayoni epidemik jarayon deb ataladi. Bu uchta elementning o‘zaro ta’siridan kelib chiqadi:

1. 
   Infeksiya manbai;
   
2. 
   Yuqish mexanizmlari, usullari va omillari;
   
3. 
   Jamoani qabul qilish qobiliyati.
   

Infeksiya manbai - patogen mikrobning tabiiy yashash joyi bo‘lgan odamlar yoki hayvonlarning tirik yoki abiotik obyekti tabiiy muhit bo‘lib hisoblanadi.
Manbaga qarab infeksiyalarni ajratish mumkin: antroponotik, zoonoz va sapronoz. Antroponotik infeksiyalarda - patogen (infeksiya) odamdan odamga uzatiladi. Zoonotik infeksiyalarda - hayvondan odamga, sapronoz infeksiyalarda - abiogen ob’yektlardan (tuproq, suv) odamga yuqadi.
Zoonoz va sapronoz infeksiyalarda odam qo‘zg‘atuvchining biologik o‘lik nuqtasi bo‘lib, uning odamdan odamga o‘tishi sodir bo‘lmaydi. Patogenning doimiy aylanishi va uning tur sifatida saqlanishi infeksiyaning o‘chog‘i, ya’ni infeksiya tarqalishi mumkin bo‘lgan populyatsiyalar bilan belgilanadi. Shunday qilib, antroponozlar uchun inson populyatsiyasi, zoonozlar uchun - hayvonlarning ayrim turlari, sapronozlar uchun – tuproq va suv hisoblanadi. Patogen aylanib yuradigan hudud infeksiya o‘chog‘i hisoblanadi. Agar infeksiya o‘chog‘i saqlanishi yovvoyi hayvonlar populyatsiyasi bilan bog‘liq bo‘lsa, unda bunday infeksiya o‘chog‘iga tabiiy deb ataladi, xuddi shu holatda, agar infeksiya o‘chog‘i inson faoliyati natijasida, masalan, qishloq xo‘jaligi hayvonlari hisobidan shakllangan bo‘lsa, bunday infeksiya o‘chog‘iga antropopurik deb ataladi.
Infeksiyaning organizmga kirish mexanizmi turlicha bo‘lishi mimkin. Masalan, og‘iz bo‘shlig‘i, kontakt, havo tomchisi, chang, transfuzion yoki qon orqali, jinsiy, vertikal - yo‘ldosh orqali onadan homilaga va transmissiv - infeksiyani tirik tashuvchilar orqali o‘tishini keltirish mumkin. Shunday qilib, ichak infeksiyalari og‘iz bo‘shlig‘i orqali yuqadi va infeksiya omillari suv, sut, pashshalar va boshqalar bo‘lishi mumkin. Ba’zi holda, chivinlar patogenni mexanik ravishda olib yuradi lekin infeksiya yuqmaydi, chunki bu patogen tashuvchida ko‘payadi yoki hayot siklini bir qismini o‘tab invaziya bosqichiga yetib kelgan bo‘ladi (bezgak).
Agar patogen mikroorganizmning makroorganizmda ma’lum sharoitlarda ko‘payishi va yuqumli kasallikni keltirib chiqarish qobiliyati bo‘lsa, makroorganizm (odam, hayvon, o‘simlik) ma’lum bir usul bilan yuqtirgan shtammning patogenlik darajasi virulentlik deyiladi.
Virulentlik mikroorganizmning biologik xususiyatlari bilan bog‘liq va bir qator omillar bilan belgilanadi:
• mikroorganizmlarning xo‘jayin organizmda tarqalish qobiliyati; organlar va to‘qimalarda yuzasida ko‘payish (kolonizatsiya);
• xo‘jayin organizmning maqsadli hujayralariga yopishib olish (adgeziya);
• hujayralarga (penetratsiya) yoki to‘qimalarga (invaziya) kirib, organizmning nospesifik va immun himoya omillariga qarshilik ko‘rsatishi.
Tarqalish omillari qator fermentlarni o‘z ichiga oladi - birinchi navbatda proteazalar, gialuronidaza, streptokinaza va boshqalar. Qo‘zg‘atuvchining yopishqoqligi mikrob hujayrasining sirt tuzilmalari (kapsulalar, flagella, pili, hujayra devori antigen oqsillari) va xo‘jayin hujayra retseptorlari bilan bog‘liq. Mikrobning invazivligi uning xo‘jayin hujayralarining o‘tkazuvchanligini buzadigan fermentlarni sintez qilish qobiliyati bilan bog‘liq (fibrinolizin, gialuronidaza, plazmakoagulaza va boshqalar) .
Infeksion jarayonni keltirib chiqarishga qodir mikrob hujayralarning minimal soniga yuqumli doza deb ataladi. Yuqumli doza patogenning turiga, uning virulentligiga va makroorganizmning holatiga bog‘liq (nospesifik va immun himoya).
Kasallikning rivojlanishi, uning og‘ir darajasi mikroorganizmning patogenligi (virulentlik) darajasi bilan belgilanadi, bu mikrobning individual xususiyatidir. Virulentlik an’anaviy qabul qilingan birliklarda ifodalanadi :
LDM - minimal o‘ldiradigan (letal) doza, ya’ni eng kichik miqdordagi mikrob hujayralari bilan aniq vazn va yoshdagi tajriba hayvonlarining zararlab, ma’lum bir vaqt ichida 95 % o‘limiga olib kelishi.
LD_{50 –} bir turdagi infeksiya yuqush usuli bilan ma’lum vaqt davomida aniq vazn va yoshdagi tajriba hayvonlarining 50 % o‘limiga olib keladigan tirik mikrobial hujayralar soni.